CN107032561A - 一种煤化工废水零排放处理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤化工废水零排放处理方法和系统。本发明属于环保水处理技术领域。一种煤化工废水零排放处理方法，煤化工废水经厌氧生物脱硫将废水中的硫酸盐转化成硫化氢，水解酸化进行废水的可生化性，二级A/O生化、臭氧氧化、曝气生化处理、软化、超滤、二级反渗透，经过离子交换将Ca²⁺转化成Na⁺，膜浓缩产生净水和蒸发结晶产生结晶盐氯化钠。一种煤化工废水零排放处理系统，包括依次连接的缓冲池、厌氧生物脱硫单元、水解酸化单元、二级A/O生化单元、臭氧氧化单元、中间水池、曝气生物滤池、软化单元、超滤单元、二级反渗透单元、离子交换单元、膜浓缩单元和蒸发结晶单元。本发明从根本上解决混盐危废、操作难控问题，实现了结晶盐资源化利用。

Description

一种煤化工废水零排放处理方法和系统

技术领域

本发明属于环保水处理技术领域，特别是涉及一种煤化工废水零排放处理方法和系统。

背景技术

煤化工废水是一类难处理的工业废水。煤化工主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等，其中煤气化废水是污染物组分最复杂、浓度高、难被生物降解的一类废水。煤气化包括中温气化和高温气化，中温鲁奇气化废水中含有大量酚、氨、焦油等有毒有害物质，有机污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等。废水中的易降解有机物主要是酚类化合物和苯类化合物，如砒咯、萘、呋喃、眯唑类等为主；难降解的有机物主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。

公开日为2016年4月3日的中国专利CN105481160A，一种浓盐水零排放制取工业盐的方法及装置，浓盐水经纳滤、Fenton氧化、软化除杂、特种膜系统、活性炭过滤、阳离子交换、蒸发结晶，得到氯化钠和硫酸钠，纯度达到工业级要求。

公开日为2016年5月4日的中国专利CN105540976A，一种煤化工浓盐水零排放及分盐工艺，将浓盐水经过调节池和预处理装置处理后进入第一特种反渗透工艺包，其淡水回用，浓水侧的产水再经过软化工艺包去除废水中的钙离子和镁离子，然后进入一级特种纳滤工艺包，分离一价盐和二价盐，其浓水侧的产水经第一蒸发结晶工艺包得到工业级的硫酸钠，淡水侧的产水进入二级特种纳滤工艺包，进一步分离一价和二价盐，其浓水侧的产水回到调节池，淡水侧的产水进入反渗透膜。

目前废水零排放典型的工艺为：废水经生化处理后、采用超滤和反渗透处理后清净水回用，反渗透排放的含盐浓水经膜浓缩处理后，清净水回用，膜浓缩排放的含盐浓水进行蒸发结晶分盐处理，得到氯化钠和硫酸钠。由于膜浓缩排放的含盐浓水主要含有氯化钠和硫酸钠，二者在水中的溶解度随温度的变化比较接近，导致蒸发结晶操作时，结晶点难于控制，此外，膜浓缩排放的含盐浓水是一个复杂的混合体系，不仅含有氯化钠和硫酸钠溶液，还含有少量难生物降解的有机物、硝酸钾、硝酸钠等，这些物质的存在，也影响到蒸发结晶的稳定控制。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种煤化工废水零排放处理方法和系统。

本发明开发出一种煤化工废水零排放处理系统，解决煤化工废水零排放难题，以及氯化钠和硫酸钠混合体系蒸发结晶点难于控制的问题，对于煤化工废水零排放具有重大意义。

本发明提供了一种煤化工废水零排放处理系统，经厌氧生物脱硫处理和离子交换后，废水中的硫酸根被全部去除，出水达到《循环冷却水用再生水水质标准》(HG/T3923-2007)，水回用率＞98％，解决现在有工艺混盐危废问题以及氯化钠和硫酸钠二元体系蒸发结晶分盐困难的不足，实现了结晶盐资源化利用。

本发明的目的是提供一种从根本上解决现有工艺产生混盐危废的问题，以及氯化钠和硫酸钠二元体系蒸发结晶分盐操作难于控制的问题，实现了结晶盐资源化利用的煤化工废水零排放处理方法。

本发明煤化工废水零排放处理方法所采取的技术方案是：

一种煤化工废水零排放处理方法，其特点是：煤化工废水零排放处理方法包括厌氧生物脱硫、水解酸化、二级A/O生化、臭氧氧化、曝气生化处理、软化、超滤、二级反渗透、离子交换、膜浓缩和蒸发结晶处理过程；煤化工废水经厌氧生物脱硫将废水中的硫酸盐转化成硫化氢，水解酸化进行废水的可生化性，二级A/O生化、臭氧氧化、曝气生化处理、软化、超滤、二级反渗透，经过离子交换将Ca²⁺转化成Na⁺，保证蒸发结晶单元产生氯化钠的纯度，膜浓缩产生净水和蒸发结晶产生结晶盐氯化钠。

本发明煤化工废水零排放处理方法还可以采用如下技术方案：

所述的煤化工废水零排放处理方法，其特点是：煤化工废水零排放处理方法包括混凝沉淀和活性炭吸附过程，曝气生化处理后经混凝沉淀、活性炭吸附，再进行软化，混凝沉淀用于去除废水中的悬浮物，活性炭吸附保证出水水质达标。

所述的煤化工废水零排放处理方法，其特点是：水解酸化是在无氧条件下，通过水解细菌、酸化菌作用，将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，提高废水的可生化性，即提高BOD/COD值。

所述的煤化工废水零排放处理方法，其特点是：二级A/O生化是在缺氧段，异养菌将污水中的悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪污染物进行氨化游离出氨，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用氧化为NO₃ ^-，通过回流控制返回，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO₃ ^-还原为分子态氮。

所述的煤化工废水零排放处理方法，其特点是：厌氧生物脱硫是在厌氧条件下，利用硫酸盐还原菌，将废水中的硫酸盐转化成硫化氢从废水中脱除。

所述的煤化工废水零排放处理方法，其特点是：软化用于去除废水中的硬度离子Ca、Mg，以及Si结垢离子，防止超滤和反渗透膜堵塞。

本发明目的之二是提供一种采用厌氧生物脱硫和离子交换，去除水中的硫酸根，最终浓盐水中主要为氯化钠溶液，实现了结晶盐资源化利用的煤化工废水零排放处理系统。

本发明煤化工废水零排放处理系统所采取的技术方案是：

一种煤化工废水零排放处理系统，其特点是：煤化工废水零排放处理系统包括依次连接的缓冲池、厌氧生物脱硫单元、水解酸化单元、二级A/O生化单元、臭氧氧化单元、中间水池、曝气生物滤池、软化单元、超滤单元、二级反渗透单元、离子交换单元、膜浓缩单元和蒸发结晶单元；二级反渗透单元、膜浓缩单元和蒸发结晶单元产生的净化水排放入产水箱；蒸发结晶单元产生的固相产品为氯化钠。

本发明煤化工废水零排放处理系统还可以采用如下技术方案：

所述的煤化工废水零排放处理系统，其特点是：曝气生物滤池和软化单元间设有混凝沉淀池和活性炭吸附单元，曝气生物滤池连接混凝沉淀池，混凝沉淀池连接活性炭吸附单元后，连接软化单元。

本发明具有的优点和积极效果是：

煤化工废水零排放处理方法和系统由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下特点：

(1)经本发明处理系统处理后可保证出水达到《循环冷却水用再生水水质标准》(HG/T3923-2007)；

(2)经本发明系统处理后产生的结晶盐氯化钠纯度达到工业级要求，可作为盐化工原料使用或制革等行业使用，解决现在有工艺混盐危废的问题，以及氯化钠和硫酸钠二元体系蒸发结晶分盐操作难于控制的问题，实现了结晶盐资源化利用，具有很高的推广价值。

附图说明

图1是本发明煤化工废水零排放处理工艺流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

参阅附图1。

实施例1

一种煤化工废水零排放处理方法，包括厌氧生物脱硫、水解酸化、二级A/O生化、臭氧氧化、曝气生化处理、混凝沉淀、活性炭吸附、软化、超滤、二级反渗透、离子交换、膜浓缩和蒸发结晶处理过程；煤化工废水经厌氧生物脱硫将废水中的硫酸盐转化成硫化氢，水解酸化进行废水的可生化性，二级A/O生化、臭氧氧化、曝气生化处理、软化、超滤、二级反渗透，经过离子交换将Ca²⁺转化成Na⁺，保证蒸发结晶单元产生氯化钠的纯度，膜浓缩产生净水和蒸发结晶产生结晶盐氯化钠。

厌氧生物脱硫单元与缓冲池相连，在厌氧条件下，利用硫酸盐还原菌，将废水中的硫酸盐转化成硫化氢从废水中脱除；

水解酸化单元与厌氧生物脱硫单元相连，在无氧条件下，通过大量水解细菌、酸化菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，提高废水的可生化性，即提高BOD/COD值；

二级A/O生化单元与水解酸化单元相连，在缺氧段异养菌将污水中的悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH₃、NH₄ ⁺)，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH₃-N(NH₄ ⁺)氧化为NO₃ ^-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO₃ ^-还原为分子态氮(N₂)；

臭氧氧化单元与二级A/O生化单元相连，通过臭氧的强氧化作用，将废水中难生物降解的物质进一步氧化，将部分环状物质开环、断键等，降低废水的COD值，提高废水的可生化性；

中间水池与臭氧氧化单元相连，用于缓冲臭氧氧化的废水，增加处理后废水的停留时间，有利于臭氧的完全分解，避免对后续曝气生物滤池中微生物的氧化破坏作用；

曝气生物滤池与中间水池相连，对臭氧氧化后的废水进行进一步生化处理，降低废水的COD值；

高效混凝沉淀池与曝气生物滤池相连，用于去除废水中的悬浮物；

活性炭吸附单元与高效混凝沉淀池相连，活性炭吸附单元作为保安措施，如高效混凝沉淀池出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)时，污水不经过活性炭吸附单元，若高效混凝沉淀池出水达不到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)时，污水经活性炭吸附单元，保证出水水质达标；

软化单元与活性炭吸附单元相连，用于去除废水中的硬度离子Ca、Mg等，以及Si等结垢离子，防止超滤和反渗透膜堵塞；

超滤单元与软化单元相连接，用于去除废水中胶体等物质；

二级反渗透单元与超滤单元相连接，用于回收净水，产生的净水送至产水箱；

离子交换单元与二级反渗透单元相连，二级反渗透单元排出的反渗透浓水经离子交换，将其中的少量Ca²⁺转化成Na⁺，保证蒸发结晶单元产生氯化钠的纯度；

膜浓缩单元与离子交换单元相连接，进一步回收净水，膜浓缩单元产生的净水送至产水箱，减少进入蒸发结晶单元的水量；

蒸发结晶单元与膜浓缩单元相连接，将提浓后的氯化钠溶液蒸发结晶，蒸发的冷凝水送至产水箱，产生结晶盐氯化钠。

实施例2

一种煤化工废水零排放处理系统，包括依次连接的缓冲池、厌氧生物脱硫单元、水解酸化单元、二级A/O生化单元、臭氧氧化单元、中间水池、曝气生物滤池、高效混凝沉淀池、活性炭吸附单元、软化单元、超滤单元、二级反渗透单元、离子交换单元、膜浓缩单元和蒸发结晶单元；二级反渗透单元、膜浓缩单元和蒸发结晶单元产生的净化水排放入产水箱；蒸发结晶单元产生的固相产品为氯化钠。

其中，所述缓冲池用于调节不同装置产生废水的水量和均匀水质；中间水池与臭氧氧化单元相连，用于缓冲臭氧氧化的废水，增加处理后废水的停留时间，有利于臭氧的完全分解，避免对后续曝气生物滤池中微生物的氧化破坏作用。

本实施例具体实施过程：

煤化工废水进入废水零排放系统：缓冲池、厌氧生物脱硫单元、水解酸化单元、二级A/O生化单元、臭氧氧化单元、中间水池、曝气生物滤池、高效混凝沉淀池、活性炭吸附单元、软化单元、超滤单元、二级反渗透单元、离子交换单元、膜浓缩单元和蒸发结晶单元，产生结晶盐氯化钠，二级反渗透单元、膜浓缩单元和蒸发结晶单元产生的净水排放入产水箱。

经厌氧水解酸化单元、二级A/O生化单元、臭氧氧化单元、曝气生物滤池处理后出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)；经超滤单元、二级反渗透单元处理后出水《循环冷却水用再生水水质标准》(HG/T3923-2007)；进入膜浓缩单元的废水主要成分为氯化钠溶液，其TDS含量在8000～30000mg/L之间，膜浓缩单元排出浓盐水，其TDS含量在60000～120000mg/L之间；蒸发结晶单元产品为氯化钠，氯化钠含量＞95％以上，纯度达到工业级要求。

本实施例采用厌氧生物脱硫和离子交换，去除水中的硫酸根，最终浓盐水中主要为氯化钠溶液，从根本上解决现有工艺产生混盐危废的问题，以及氯化钠和硫酸钠二元体系蒸发结晶分盐操作难于控制的问题，实现了结晶盐资源化利用，具有很高的推广价值。

Claims (8)

1.一种煤化工废水零排放处理方法，其特征是：煤化工废水零排放处理方法包括厌氧生物脱硫、水解酸化、二级A/O生化、臭氧氧化、曝气生化处理、软化、超滤、二级反渗透、离子交换、膜浓缩和蒸发结晶处理过程；煤化工废水经厌氧生物脱硫将废水中的硫酸盐转化成硫化氢，水解酸化进行废水的可生化性，二级A/O生化、臭氧氧化、曝气生化处理、软化、超滤、二级反渗透，经过离子交换将Ca²⁺转化成Na⁺，保证蒸发结晶单元产生氯化钠的纯度，膜浓缩产生净水和蒸发结晶产生结晶盐氯化钠。

2.根据权利要求1所述的煤化工废水零排放处理方法，其特征是：煤化工废水零排放处理方法包括混凝沉淀和活性炭吸附过程，曝气生化处理后经混凝沉淀、活性炭吸附，再进行软化，混凝沉淀用于去除废水中的悬浮物，活性炭吸附保证出水水质达标。

3.根据权利要求1或2所述的煤化工废水零排放处理方法，其特征是：水解酸化是在无氧条件下，通过水解细菌、酸化菌作用，将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，提高废水的可生化性，即提高BOD/COD值。

4.根据权利要求1或2所述的煤化工废水零排放处理方法，其特征是：二级A/O生化是在缺氧段，异养菌将污水中的悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪污染物进行氨化游离出氨，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用氧化为NO₃ ^-，通过回流控制返回，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO₃ ^-还原为分子态氮。

5.根据权利要求1或2所述的煤化工废水零排放处理方法，其特征是：厌氧生物脱硫是在厌氧条件下，利用硫酸盐还原菌，将废水中的硫酸盐转化成硫化氢从废水中脱除。

6.根据权利要求1或2所述的煤化工废水零排放处理方法，其特征是：软化用于去除废水中的硬度离子Ca、Mg，以及Si结垢离子，防止超滤和反渗透膜堵塞。

7.一种煤化工废水零排放处理系统，其特征是：煤化工废水零排放处理系统包括依次连接的缓冲池、厌氧生物脱硫单元、水解酸化单元、二级A/O生化单元、臭氧氧化单元、中间水池、曝气生物滤池、软化单元、超滤单元、二级反渗透单元、离子交换单元、膜浓缩单元和蒸发结晶单元；二级反渗透单元、膜浓缩单元和蒸发结晶单元产生的净化水排放入产水箱；蒸发结晶单元产生的固相产品为氯化钠。

8.根据权利要求7所述的煤化工废水零排放处理系统，其特征是：曝气生物滤池和软化单元间设有混凝沉淀池和活性炭吸附单元，曝气生物滤池连接混凝沉淀池，混凝沉淀池连接活性炭吸附单元后，连接软化单元。